package com.maozzi.dp;

/**
 * 买卖股票
 *
 * @author maozi
 */
public class Stock {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(maxProfit(new int[]{7, 1, 5, 3, 6, 4}));
        System.out.println(maxProfit2(new int[]{7, 1, 5, 3, 6, 4}));
        System.out.println(maxProfit3(new int[]{7, 1, 5, 3, 6, 4}));
        System.out.println(maxProfit4(2, new int[]{7, 1, 5, 3, 6, 4}));
        System.out.println(maxProfit5(new int[]{7, 1, 5, 3, 6, 4}));
    }

    /**
     * 给定一个数组 prices ，它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。
     * <p>
     * 你只能选择 某一天 买入这只股票，并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。
     * <p>
     * 返回你可以从这笔交易中获取的最大利润。如果你不能获取任何利润，返回 0 。
     */
    public static int maxProfit(int[] prices) {
        // 记录一次交易，一次交易有买入卖出两种状态。0代表持有，1代表卖出
        int n = prices.length;
        int[] dp = new int[2];
        dp[0] = -prices[0];
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            dp[0] = Math.max(dp[0], -prices[i - 1]);
            dp[1] = Math.max(dp[1], dp[0] + prices[i - 1]);
        }
        return dp[1];
    }

    /**
     * 给你一个整数数组 prices ，其中 prices[i] 表示某支股票第 i 天的价格。
     * <p>
     * 在每一天，你可以决定是否购买和/或出售股票。你在任何时候 最多 只能持有 一股 股票。你也可以先购买，然后在 同一天 出售。
     * <p>
     * 返回 你能获得的 最大 利润 。
     */
    public static int maxProfit2(int[] prices) {
        // dp[i][0] = max(dp[i][0],dp[i-1][1]-prices[i])，第i天买入股票收益
        // dp[i][1] = max(dp[i][1],dp[i-1][0]+prices[i])，第i天卖出股票收益
        int n = prices.length;
        int[][] dp = new int[n][2];
        dp[0][0] = -prices[0];
        dp[0][1] = 0;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            dp[i][0] = Math.max(dp[i - 1][0], dp[i - 1][1] - prices[i]);
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][0] + prices[i]);
        }
        return dp[n - 1][1];
    }

    /**
     * 给定一个数组，它的第 i 个元素是一支给定的股票在第 i 天的价格。
     * <p>
     * 设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 两笔 交易。
     * <p>
     * 注意：你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
     */
    public static int maxProfit3(int[] prices) {
        // 0. 没有操作
        // 1. 第一次买入股票
        // 2. 第一次卖出股票
        // 3. 第二次买入股票
        // 4. 第二次卖出股票
        int[][] dp = new int[prices.length][5];
        dp[0][0] = 0;
        dp[0][1] = -prices[0];
        dp[0][2] = 0;
        dp[0][3] = -prices[0];
        dp[0][4] = 0;
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            dp[i][0] = dp[i - 1][0];
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][0] - prices[i]);
            dp[i][2] = Math.max(dp[i - 1][2], dp[i - 1][1] + prices[i]);
            dp[i][3] = Math.max(dp[i - 1][3], dp[i - 1][2] - prices[i]);
            dp[i][4] = Math.max(dp[i - 1][4], dp[i - 1][3] + prices[i]);
        }
        return dp[prices.length - 1][4];
    }

    /**
     * 给你一个整数数组 prices 和一个整数 k ，其中 prices[i] 是某支给定的股票在第 i 天的价格。
     * <p>
     * 设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。你最多可以完成 k 笔交易。也就是说，你最多可以买 k 次，卖 k 次。
     * <p>
     * 注意：你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
     */
    public static int maxProfit4(int k, int[] prices) {
        // dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-1]±prices[i])
        int[][] dp = new int[prices.length][2 * k + 1];
        for (int i = 1; i < 2 * k; i += 2) {
            dp[0][i] = -prices[0];
        }
        for (int i = 1; i < prices.length; i++) {
            for (int j = 0; j < 2 * k - 1; j += 2) {
                dp[i][j + 1] = Math.max(dp[i - 1][j + 1], dp[i - 1][j] - prices[i]);
                dp[i][j + 2] = Math.max(dp[i - 1][j + 2], dp[i - 1][j + 1] + prices[i]);
            }
        }
        return dp[prices.length - 1][2 * k];
    }

    /**
     * 给定一个整数数组prices，其中第  prices[i] 表示第 i 天的股票价格 。​
     * <p>
     * 设计一个算法计算出最大利润。在满足以下约束条件下，你可以尽可能地完成更多的交易（多次买卖一支股票）:
     * <p>
     * 卖出股票后，你无法在第二天买入股票 (即冷冻期为 1 天)。
     * 注意：你不能同时参与多笔交易（你必须在再次购买前出售掉之前的股票）。
     */
    public static int maxProfit5(int[] prices) {
        // 0. 持有股票状态（今天买入股票，或者是之前就买入了股票然后没有操作，一直持有）
        // 1. 保持卖出股票的状态（两天前就卖出了股票，度过一天冷冻期。或者是前一天就是卖出股票状态，一直没操作）
        // 2. 今天卖出股票
        // 4. 今天为冷冻期状态
        int n = prices.length;
        int[][] dp = new int[n][4];
        dp[0][0] = -prices[0];
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            dp[i][0] = Math.max(Math.max(dp[i - 1][0], dp[i - 1][1] - prices[i]), dp[i - 1][3] - prices[i]);
            dp[i][1] = Math.max(dp[i - 1][1], dp[i - 1][3]);
            dp[i][2] = dp[i - 1][0] + prices[i];
            dp[i][3] = dp[i - 1][2];
        }
        return Math.max(dp[n - 1][1], Math.max(dp[n - 1][2], dp[prices.length - 1][3]));
    }

}
